Чтобы измерить давление внутри вакуумных систем используются специальные вакуумметры. Они бывают стрелочными, цифровыми, тепловыми, комбинированными и других типов. Первый вид считается самым распространенным. Также стрелочные вакуумметры называют аналоговыми или механическими. Это более простые по принципу работы устройства, которые обладают своими плюсами и минусами.
Содержание:
- Принцип измерения показателей вакуума
- Основы работы вакуумметров
- Трубка Бурдона
- Преимущества и недостатки стрелочных вакуумметров
Принцип измерения показателей вакуума
Уровень давления определяется тем, как частицы газа воздействуют на ту или иную площадь. Малые величины давления применяются в разных областях (научных исследованиях, промышленности и других сферах). Однако эти показатели невозможно зафиксировать прямым методом.
Принцип измерения показателей вакуума
В условиях высокого и сверхвысокого вакуума частицы газа отличаются довольно большой длиной пробега. Благодаря этому давление измеряется при помощи ионизации частиц газа, которые сталкиваются с другими частицами (ускоренными заряженными), которые направляются под воздействием электрического поля на электроды.
Основы работы вакуумметров
Основы работы вакуумметров
Чистый вакуум возможно измерить только в условиях космоса. Поэтому показатели измеряются исходя из разности давления внутри системы и окружающей среды. Это косвенный и единственно возможный сегодня метод измерения. Для этого определяется так называемое эталонное состояние газа и сравнивается с его показателями в процессе работы установки. Исходя из типа рабочей среды и других параметров, используются разные измерительные приборы, а точнее вакуумметры:
- Ионизационные. В таких устройствах оценка разрежения производится исходя из длины свободного пробега газовых молекул. Чем больше это расстояние, тем ниже давление будет фиксироваться устройством.
- Тепловые. В этом случае определяется не то, с какой силой сталкиваются частицы газа, а количество тепла, выделяемого в процессе их пробега. Измерение теплоты выполняется при помощи мостов Томсона.
- Емкостные. Позволяют оценить, насколько разряжена и деформирована специальная мембрана, на основе чего удается определить и показатели давления.
- Стрелочные. В этом случае измерительный механизм представляет собой специальную трубку с тонкими стенками, которая начинает изгибаться при любых перепадах показателей давления.
- Датчиковые. Подобные устройства регистрируют данные на основе фактических показателей давления газа. Датчики бывают разных типов (включая электронные и электроконтактные).
Стрелочные вакуумметры являются самыми простыми по принципу работы, они считаются наиболее устойчивыми и применяются в самых разных сферах.
Трубка Бурдона
Это классический вариант вакуумметра, принцип работы которого очень схож с тем, как определяются данные при помощи манометра. Трубка Бурдона представляет собой устройство механического типа. Это означает, что для работы датчика не требуется питания. То есть вакуумметр не должен быть постоянно подключен к батарее или иному источнику электроэнергии.
Трубка Бурдона
Предел давления, которое способен регистрировать этот прибор, составляет от 0,5 до 7500 бар. Как уже говорилось ранее, работа устройства основана на том, как поворачивается трубка в зависимости от давления. Она способна изгибаться практически во всех направлениях. К трубке подведен стрелочный механизм. Стрелка меняет свое положение в зависимости от того, в каком состоянии находится трубка. Остается только визуально оценить показатели.
Также есть множество модифицированных моделей таких аналоговых датчиков. Они отличаются повышенной чувствительностью и более широким спектром применения. Как правило, для повышения работоспособности стрелочных вакуумметров используются дополнительные спирали, которые устанавливаются непосредственно на самой рубке.
Преимущества и недостатки стрелочных вакуумметров
Главным плюсом таких устройств является бесперебойность работы. Стрелочный датчик не выйдет из строя и не перестанет показывать уровень давления в системе, если произойдет сбой электропитания или разрядится батарея, к которой он подключен. Это и делает аналоговые модели более популярными, чем современные цифровые датчики, которые являются зависимыми от источника питания.
Преимущества и недостатки стрелочных вакуумметров
Стрелочные вакуумметры способны работать в агрессивных средах. Так как в них отсутствуют любые чувствительные элементы, они показывают точные данные. Изделия этого типа устойчивы к окислительным процессам и стоят значительно дешевле цифровых датчиков.
Тем не менее, аналоговые устройства уступают более современным по качеству данных. Если цифровой датчик работает в приемлемых условиях при условии бесперебойного питания, то он покажет более точные данные. Кроме этого, механические приборы имеют свой срок службы и не очень удобны при считывании данных, так как нужно физически регистрировать все изменения. Цифровые модели могут передавать полученную информацию напрямую на компьютер.